Определение эффективности протокола децеллюляризации ксеногенного костного матрикса в исследованиях in vitro и in vivo

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Задачи восстановления целостности тканей, в том числе костной, на текущий момент являются крайне актуальными — как из-за возрастания высокоэнергетических травм, сопровождающихся тяжёлыми повреждениями скелета, так и из-за растущего числа ревизионных эндопротезирований, требующих применения костно-пластических материалов.

Цель. Определение эффективности разработанного протокола децеллюляризации ксеногенного костного матрикса в доклинических исследованиях in vitro, направленных на определение степени очистки матрикса, на основе гистологической, микротомографической оценок, методом клеточных культур, и в исследованиях in vivo, направленных на определение биосовместимости и остеогенных свойств материалов.

Методы. Ксеногенную спонгиозную ткань бедренных костей крупного рогатого скота фрагментировали до размеров 10×10×10 мм и обрабатывали водой, гипотоническим раствором и 3% раствором перекиси водорода, применяли глубокую очистку методом сверхкритической флюидной экстракции. Эффективность оптимального протокола проверялась in vitro методом клеточных культур и in vivo.

Результаты. Выявлено идеальное взаимодействие клеточной культуры с костно-пластическим материалом, что может быть связано с отсутствием цитотоксических веществ в матриксе, оптимальной шероховатостью и хорошими адгезивными свойствами поверхности, пригодной для формирования стромальными клетками костного мозга фокальных контактов, их адгезии, распластывания и пролиферации. Определяется выраженная костная мозоль со сформированными костными мостиками, проходящими по поверхности имплантированного материала, через 30 суток после имплантации. К данному сроку исследования дефект практически закрыт за счёт интермедиарной костной мозоли, имплантированный материал встречается в виде отдельных небольших безостеоцитных фрагментов.

Заключение. Очищенный по разработанному протоколу ксеногенный костный матрикс является био- и цитосовместимым, обладает выраженными остеокондуктивными свойствами, эффективно стимулирует регенеративный остеогенез в живом организме.

Об авторах

Дмитрий Владимирович Смоленцев

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова

Автор, ответственный за переписку.
Email: SmolentsevDV@cito-priorov.ru
ORCID iD: 0000-0001-5386-1929
Россия, Москва

Юлия Сергеевна Лукина

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова

Email: lukina_rctu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0121-1232
SPIN-код: 2814-7745

канд. тех. наук

Россия, Москва

Леонид Львович Бионышев-Абрамов

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова

Email: sity-x@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1326-6794
Россия, Москва

Наталья Борисовна Сережникова

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Email: natalia.serj@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4097-1552
SPIN-код: 2249-9762

канд. биол. наук

Россия, Москва

Алексей Вячеславович Ковалёв

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова

Email: kovalevav@cito-priorov.ru
ORCID iD: 0000-0003-1277-5228
SPIN-код: 2413-5980

канд. мед. наук

Россия, Москва

Геннадий Николаевич Берченко

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова

Email: berchenkogn@cito-priorov.ru
ORCID iD: 0000-0002-7920-0552
SPIN-код: 3367-2493

д-р мед. наук

Россия, Москва

Список литературы

  1. Pelegrine A.A., Teixeira M.L., Sperandio M., et al. Can bone marrow aspirate concentrate change the mineralization pattern of the anterior maxilla treated with xenografts? A preliminary study // Contemp Clin Dent. 2016. Vol. 7, № 1. Р. 21–6. doi: 10.4103/0976-237X.177112
  2. Barone A., Aldini N.N., Fini M., et al. Xenograft versus extraction alone for ridge preservation after tooth removal: a clinical and histomorphometric study // J Periodontol. 2008. Vol. 79, № 8. Р. 1370–7. doi: 10.1902/jop.2008.070628
  3. Brugnami F., Then P.R., Moroi H., et al. GBR in human extraction sockets and ridge defects prior to implant placement: clinical results and histologic evidence of osteoblastic and osteoclastic activities in DFDBA // Int J Periodontics Restorative Dent. 1999. Vol. 19, № 3. Р. 259–67.
  4. Esposito M., Grusovin M.G., Felice P., et al. The efficacy of horizontal and vertical bone augmentation procedures for dental implants — a Cochrane systematic review // Eur J Oral Implantol. 2009. Vol. 2, № 3. Р. 167–84.
  5. Vo T.N., Kasper F.K., Mikos A.G. Strategies for controlled delivery of growth factors and cells for bone regeneration // Advanced Drug Delivery Reviews. 2012. Vol. 64, № 12. Р. 1292–1309. doi: 10.1016/j.addr.2012.01.016
  6. Belthur M.V., Conway J.D., Jindal G., Ranade A., Herzenberg J.E. Bone graft harvest using a new intramedullary system // Clin Orthop. 2008. Vol. 466, № 12. Р. 2973–2980. doi: 10.1007/s11999-008-0538-3
  7. Conway J.D. Autograft and nonunions: morbidity with intramedullary bone graft versus iliac crest bone graft // Orthop Clin North Am. 2010. Vol. 41, № 1. Р. 75–84. doi: 10.1016/j.ocl.2009.07.006
  8. Schwartz C.E., Martha J.F., Kowalski P., Wang D.A., Bode R., Li L., Kim D.H. Prospective evaluation of chronic pain associated with posterior autologous iliac crest bone graft harvest and its effect on postoperative outcome // Health Qual Life Outcomes. 2009. Vol. 7. Р. 49. doi: 10.1186/1477-7525-7-49
  9. Bigham A.S., Dehghani S.N., Shafiei Z., Torabi Nezhad S. Xenogenic demineralized bone matrix and fresh autogenous cortical bone effects on experimental bone healing: radiological, histopathological and biomechanical evaluation // J Orthop Traumatol. 2008. Vol. 9, № 2. Р. 73–80. doi: 10.1007/s10195-008-0006-6
  10. Erkhova L.V., Panov Y.M., Gavryushenko N.S., et al. Supercritical Treatment of Xenogenic Bone Matrix in the Manufacture of Implants for Osteosynthesis // Russ J Phys Chem B. 2020. Vol. 14, № 7. Р. 1158–1162. doi: 10.1134/S1990793120070064
  11. Brydone A.S., Meek D., Maclaine S. Bone grafting, orthopaedic biomaterials, and the clinical need for bone engineering // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 2010. Vol. 224, № 12. Р. 1329–1343. doi: 10.1243/09544119jeim770
  12. Thangarajah T., Shahbazi S., Pendegrass C.J., Lambert S., Alexander S., Blunn G.W. Tendon Reattachment to Bone in an Ovine Tendon Defect Model of Retraction Using Allogenic and Xenogenic Demineralised Bone Matrix Incorporated with Mesenchymal Stem Cells // PLoS One. 2016. Vol. 11, № 9. Р. e0161473. doi: 10.1371/journal.pone.0161473
  13. Sackett S.D., Tremmel D.M., Ma F., Feeney A.K., Maguire R.M., Brown M.E., et al. Extracellular matrix scaffold and hydrogel derived from decellularized and delipidized human pancreas // Sci Rep. 2018. Vol. 8, № 1. Р. 1–16. doi: 10.1038/s41598-018-28857-1
  14. Hussey G.S., Dziki J.L., Badylak S.F. Extracellular matrix-based materials for regenerative medicine // Nat Rev Mater. 2018. Vol. 3, № 7. Р. 159–73. doi: 10.1038/s41578-018-0023-x
  15. Keane T.J., Swinehart I.T., Badylak S.F. Methods of tissue decellularization used for preparation of biologic scaffolds and in vivo relevance // Methods. 2015. Vol. 84. Р. 25–34. doi: 10.1016/j.ymeth.2015.03.005
  16. Hillebrandt K.H., Everwien H., Haep N., Keshi E., Pratschke J., Sauer I.M. Strategies based on organ decellularization and recellularization // Transpl Int. 2019. Vol. 32, № 6. Р. 571–85. doi: 10.1111/tri.13462
  17. Nonaka P.N., Campillo N., Uriarte J.J., et al. Effects of freezing/thawing on the mechanical properties of decellularized lungs // J Biomed Mater Res — Part A. 2014. Vol. 102, № 2. Р. 413–419. doi: 10.1002/jbm.a.34708

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зона интереса для расчёта денситометрических показателей

Скачать (71KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты томографического исследования: a — 3D-реконструкция, b — микро-КТ срез

Скачать (266KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Гистологическое исследование. Микроскопия: a — светлопольная, гематоксилин-эозин, увеличение ×50; b — поляризационная, пикросириус красный, увеличение ×50; c — фазово-контрастная, гематоксилин-эозин, увеличение ×100

Скачать (223KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Внешний вид стромальных клеток костного мозга кролика при культивировании на поверхности ксеногенного костного матрикса на 6-е сутки после посева (исследование методом сканирующей электронной микроскопии)

Скачать (150KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Ортогональные проекции и 3D-модель большеберцовой кости крысы: a — на момент имплантации, b — через 14 суток

Скачать (303KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Ортогональные проекции и 3D-модель большеберцовой кости крысы: a — на момент имплантации, b — через 30 суток

Скачать (288KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Гистологическое исследование. Подкожная имплантация. Стандартная световая микроскопия. Увеличение ×200. Окраска гематоксилином-эозином: a — на 14-е сутки (1 — фрагмент имплантата, 2 — формирующаяся соединительнотканная капсула, состоящая из двух слоёв); b — на 30-е сутки (1 — фрагмент имплантата, 2 — созревающая соединительнотканная капсула и формирующиеся пучки коллагеновых волокон)

Скачать (375KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Гистологическое исследование. Костная имплантация. Стандартная световая микроскопия. Увеличение ×200. Окраска гематоксилином-эозином: a — на 14-е сутки (1 — фрагмент имплантата, 2 — новообразованная кость на поверхности имплантата); b — на 30-е сутки (1 — фрагмент имплантата, 2 — новообразованная кость)

Скачать (375KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».